改进型三平衡混频器制造技术

技术编号:14298096 阅读:206 留言:0更新日期:2016-12-26 03:40
本发明专利技术公开了一种改进型三平衡混频器,包括两组分别由四个二极管首尾相连组成的闭合环路和三个信号端口:本振信号端,射频信号输入端和中频信号输出端;其中本振信号端提供外部电路的本地振荡源信号,射频信号输入端将需要被变频的信号导入,中频信号输出端导出中频输出信号;所述本振信号端和射频信号输入端分别由本振巴伦和射频巴伦构成,中频信号输出端由一个中频提取结构构成。本发明专利技术能够在宽频段内一直保持较低的变频损耗,同时提供较高的信号隔离度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混频器,具体是一种改进型三平衡混频器,用于射频、微波、毫米波电路设计。
技术介绍
混频器在射频微波毫米波电路与系统中有着大量的应用,它是收发机系统的关键部件,一般用来实现数字/模拟基带电路的中频频率信号和可以被无线发射的射频微波毫米波等频段的高频信号之间的转化的重要功能。然而,随着无线通信、测量和雷达等领域的飞速发展,同一款收发机所需要的无线工作频带越来越宽。与此同时,输入和输出信号之间仍需要保持足够低的变频损耗,较低的信号失真和较高的隔离度,而且在很宽的工作频带内变频损耗随着频率的变化也应该较为稳定。以传统的无源双平衡混频器为代表的很多混频器结构中,只有一组由四个完全相同的二极管首尾相连组成的闭合环路构成,限制了进一步拓展混频器工作频带的宽度。而在另一些相关的混频器文献与专利中,尽管通过采用两组分别由四个完全相同的二极管首尾相连组成的闭合环路构成的方式拓展了混频器的工作带宽,但是存在着变频损耗在宽带内变化范围较大,而且部分端口之间的隔离度较差的问题。
技术实现思路
专利技术目的:针对上述现有技术存在的问题和不足,本专利技术的目的是提供一种改进型三平衡混频器,能够在宽频段内一直保持较低的变频损耗,同时提供较高的信号隔离度。技术方案:为实现上述专利技术目的,本专利技术采用的第一种技术方案为一种改进型三平衡混频器,包括两组分别由四个二极管首尾相连组成的闭合环路和三个信号端口:本振信号端,射频信号输入端和中频信号输出端;其中本振信号端提供外部电路的本地振荡源信号,射频信号输入端将需要被变频的信号导入,中频信号输出端导出中频输出信号;所述本振信号端和射频信号输入端分别由本振巴伦和射频巴伦构成,中频信号输出端由一个中频提取结构构成;第一组闭合环路由第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管阴极和阳极首尾相连组成,所述第一二极管的阴极和第三二极管的阴极分别与本振巴伦的平衡差分信号双端口Out+和Out-连接,所述第四二极管的阴极和第二二极管的阴极分别与射频巴伦的平衡差分信号双端口Out+和Out-连接;第二组闭合环路由第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管阴极和阳极首尾相连组成,所述第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管的阴极分别通过第一电感、第四电感、第二电感以及第三电感连接第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管;在第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管的阴极分别引出第一混频信号、第四混频信号、第二混频信号以及第三混频信号,通过中频提取结构,最终提取出所需的中频输出信号。优选的,所述第一二极管的阴极和第三二极管的阴极分别通过第一电容和第二电容与本振巴伦的平衡差分信号双端口Out+和Out-连接,所述第四二极管的阴极和第二二极管的阴极分别通过第三电容和第四电容与射频巴伦的平衡差分信号双端口Out+和Out-连接。优选的,所述中频提取结构包括第五电感、第六电感、第七电感和第八电感,所述第五二极管和第七二极管的阴极分别通过第五电感和第六电感接地,所述第八二极管和第六二极管的阴极分别通过第七电感和第八电感得到所需的中频输出信号。更优选的,所述第七电感和第八电感输出中频输出信号的一端还通过第五电容接地。优选的,所述第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管的尺寸完全一致,所述第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管的尺寸完全一致。本专利技术采用的第二种技术方案为一种改进型三平衡混频器,包括两组分别由四个二极管首尾相连组成的闭合环路和三个信号端口:本振信号端,射频信号输入端和中频信号输出端;其中本振信号端提供外部电路的本地振荡源信号,射频信号输入端将需要被变频的信号导入,中频信号输出端导出中频输出信号;所述本振信号端和射频信号输入端分别由本振巴伦和射频巴伦构成,中频信号输出端由一个中频提取结构构成;第一组闭合环路由第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管阴极和阳极首尾相连组成,所述第一二极管的阴极和第三二极管的阴极分别与本振巴伦的平衡差分信号双端口Out+和Out-连接,所述第四二极管的阴极和第二二极管的阴极分别与射频巴伦的平衡差分信号双端口Out+和Out-连接;第二组闭合环路由第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管阴极和阳极首尾相连组成,所述第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管的阴极分别通过第一传输线、第四传输线、第二传输线以及第三传输线连接第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管;在第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管的阴极分别引出第一混频信号、第四混频信号、第二混频信号以及第三混频信号,通过中频提取结构,最终提取出所需的中频输出信号。优选的,所述第一二极管的阴极和第三二极管的阴极分别通过第一电容和第二电容与本振巴伦的平衡差分信号双端口Out+和Out-连接,所述第四二极管的阴极和第二二极管的阴极分别通过第三电容和第四电容与射频巴伦的平衡差分信号双端口Out+和Out-连接。优选的,所述中频提取结构包括第五传输线、第六传输线、第七传输线和第八传输线,所述第五二极管和第七二极管的阴极分别通过相互耦合的第五传输线和第六传输线接地,所述第八二极管和第六二极管的阴极分别通过相互耦合的第七传输线和第八传输线得到所需的中频输出信号。更优选的,所述第七传输线和第八传输线输出中频输出信号的一端还通过第五电容接地。优选的,所述第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管的尺寸完全一致,所述第五二极管、第六二极管、第七二极管以及第八二极管的尺寸完全一致。有益效果:本专利技术利用了两组二极管闭合环路完成混频并在两个环路的连接处提取出中频输出信号,实现了在非常宽的频段内一直保持较低的变频损耗,同时还提供较高的信号隔离度的改进型三平衡混频器。基于本设计构架,对于给定的工作频率,可以选择适合的巴伦方案设计和布版。与现有技术相比,本专利技术具有如下优点:1)这种改进型三平衡混频器在射频微波毫米波电路的设计中易于集成于现有的半导体平面制造工艺线,电路所占用的面积较小,结构简单,易于实现,工作稳定,进而可以较好地和其它电路集成。2)工作频带非常宽。这主要归功于该电路中采用了两组二极管闭合环路一起进行混频。3)变频损耗变化小。这主要是由于该电路的中频提取结构避开了本振巴伦和射频输入巴伦,使得两个巴伦一直保持较为完整的电路结构,工作特性良好,因而在很宽的工作频带内,混频器的变频损耗能够一直保持较为稳定。4)中频信号的隔离度好。这是由于本专利技术中将中频信号与本振巴伦和射频输入巴伦相隔离开,再加以专门设计的中频提取结构完成滤波,从而提高了中频信号与其他两个端口信号之间的隔离度。附图说明图1为改进型三平衡混频器的电路原理图;图2为改进型三平衡混频器的电路原理图(含中频提取结构);图3为第一种可用于本振巴伦或者射频巴伦的代表性巴伦结构;图4为第二种可用于本振巴伦或者射频巴伦的代表性巴伦结构。具体实施方式下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本专利技术,应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围,在阅读了本专利技术之后,本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本专利技术是一种用于射频微波毫米波电路的改进型三平衡混频本文档来自技高网...
改进型三平衡混频器

【技术保护点】
一种改进型三平衡混频器,其特征在于,包括两组分别由四个二极管首尾相连组成的闭合环路和三个信号端口:本振信号端(12),射频信号输入端(15)和中频信号输出端(21);其中本振信号端(12)提供外部电路的本地振荡源信号,射频信号输入端(15)将需要被变频的信号导入,中频信号输出端(21)导出中频输出信号;所述本振信号端(12)和射频信号输入端(15)分别由本振巴伦(10)和射频巴伦(11)构成,中频信号输出端(21)由一个中频提取结构(20)构成;第一组闭合环路由第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)以及第四二极管(D4)阴极和阳极首尾相连组成,所述第一二极管(D1)的阴极和第三二极管(D3)的阴极分别与本振巴伦的平衡差分信号双端口Out+(13)和Out‑(14)连接,所述第四二极管(D4)的阴极和第二二极管(D2)的阴极分别与射频巴伦的平衡差分信号双端口Out+(16)和Out‑(17)连接;第二组闭合环路由第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管(D7)以及第八二极管(D8)阴极和阳极首尾相连组成,所述第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管(D7)以及第八二极管(D8)的阴极分别通过第一电感(L1)、第四电感(L4)、第二电感(L2)以及第三电感(L3)连接第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)以及第四二极管(D4);在第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管(D7)以及第八二极管(D8)的阴极分别引出第一混频信号(IF1)、第四混频信号(IF4)、第二混频信号(IF2)以及第三混频信号(IF3),通过中频提取结构(20),最终提取出所需的中频输出信号。...

【技术特征摘要】
1.一种改进型三平衡混频器,其特征在于,包括两组分别由四个二极管首尾相连组成的闭合环路和三个信号端口:本振信号端(12),射频信号输入端(15)和中频信号输出端(21);其中本振信号端(12)提供外部电路的本地振荡源信号,射频信号输入端(15)将需要被变频的信号导入,中频信号输出端(21)导出中频输出信号;所述本振信号端(12)和射频信号输入端(15)分别由本振巴伦(10)和射频巴伦(11)构成,中频信号输出端(21)由一个中频提取结构(20)构成;第一组闭合环路由第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)以及第四二极管(D4)阴极和阳极首尾相连组成,所述第一二极管(D1)的阴极和第三二极管(D3)的阴极分别与本振巴伦的平衡差分信号双端口Out+(13)和Out-(14)连接,所述第四二极管(D4)的阴极和第二二极管(D2)的阴极分别与射频巴伦的平衡差分信号双端口Out+(16)和Out-(17)连接;第二组闭合环路由第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管(D7)以及第八二极管(D8)阴极和阳极首尾相连组成,所述第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管(D7)以及第八二极管(D8)的阴极分别通过第一电感(L1)、第四电感(L4)、第二电感(L2)以及第三电感(L3)连接第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)以及第四二极管(D4);在第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管(D7)以及第八二极管(D8)的阴极分别引出第一混频信号(IF1)、第四混频信号(IF4)、第二混频信号(IF2)以及第三混频信号(IF3),通过中频提取结构(20),最终提取出所需的中频输出信号。2.根据权利要求1所述改进型三平衡混频器,其特征在于:所述第一二极管(D1)的阴极和第三二极管(D3)的阴极分别通过第一电容(C1)和第二电容(C2)与本振巴伦(10)的平衡差分信号双端口Out+(13)和Out-(14)连接,所述第四二极管(D4)的阴极和第二二极管(D2)的阴极分别通过第三电容(C3)和第四电容(C4)与射频巴伦(11)的平衡差分信号双端口Out+(16)和Out-(17)连接。3.根据权利要求1所述改进型三平衡混频器,其特征在于:所述中频提取结构(20)包括第五电感(L5)、第六电感(L6)、第七电感(L7)和第八电感(L8),所述第五二极管(D5)和第七二极管(D7)的阴极分别通过第五电感(L5)和第六电感(L6)接地,所述第八二极管(D8)和第六二极管(D6)的阴极分别通过第七电感(L7)和第八电感(L8)得到所需的中频输出信号。4.根据权利要求3所述改进型三平衡混频器,其特征在于:所述第七电感(L7)和第八电感(L8)输出中频输出信号的一端还通过第五电容(C5)接地。5.根据权利要求1所述改进型三平衡混频器,其特征在于:所述第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)以及第四二极管(D4)的尺寸完全一致,所述第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、第七二极管(D7)以及第...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘浩徐小杰蒋乐
申请(专利权)人:南京米乐为微电子科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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